中国移动CMNET二期扩容改造工程技术方案——思科.doc

中国移动cmnet二期扩容改造工程技术建议书及总体方案建议思科（中国）有限公司移动互联网骨干网二期扩容改造工程工程技术建议书及总体方案建议 目录概述 思科公司背景1工程技术建议书和总体方案21.路由器系列的组成和设备选择的考虑22.设备详细结构53.骨干网网络拓扑和全网路由策略建议384省网需要配合工作的建议415骨干网与省网设备连接的建议方案426网络设备的网元级管理427网络设备安全438相关设备使用情况及入网证明等449自联实例4410互联实例11测试报告12集成实例13割接方案14 mpls部署方案15 qos部署方案16 ipv6部署方案概述早在1999年中国移动就看到互联网对未来业务的重要影响，建设了覆盖全国并且与全球internet互联的移动互联网即cmnet（一期）。cmnet初步覆盖了全国31个省、直辖市、自治区，在上面开展了多种新型业务，如短信、gprs、电子邮件，wlan，voip等。这一方面促进了移动通信手机业务的发展；另一方面，也帮助中国移动开发手机业务和互联网业务相结合的新的增值业务，为今后在3g市场的业务开发中打好基础。作为中国乃至世界一级的电信运营商，中国移动处身于复杂而激烈的市场竞争环境。要在竞争中脱颖而出必须不断强化自己的核心竞争力，同时开拓新的市场，对市场的变化作快速灵活的响应。现在国内及国际一级的全业务运营商的业务拓展趋势是业务种类的极大丰富，以及市场和用户的精细划分。而ip技术的灵活性正为这样的业务发展提供了充分的支持。中国移动目前的ip网是以四年前的技术和产品来设计的，在设备交换能力，接口带宽，设备的高可用性、可扩展性方面，以及对电信级ip业务如mpls vpn，流量工程等的可管理、可运营方面和今天业务的要求有着明显的差距。在这个背景下，中国移动现有的ip承载网一方面需要进一步扩大规模以支持业务的进一步深入；另一方面，需要完成角色的调整，从仅提供因特网访问到提供电信业务如3g、软交换的承载。这样，得以进一步促进核心业务的竞争力，同时，利用ip网的近于无限的业务拓展能力，开发出丰富的新型业务，进而在激烈的竞争中立于不败之地。业务定位电信级的ip业务电信网的高可靠性、扩展性、可运营、可管理性保证了服务的高质量和业务的可持续发展能力，可控制、可记费的能力又是每项技术投入和新业务的推出都有相应的利润回报的保证。这些同时也构成了电信级ip业务的基本特征。基于(mpls) vpn的基础架构mpls由于可以提供电信级ip服务，越来越受到运营商的青睐。mpls vpn的服务可以在对网络资源的共享前提下，做到网络层次的隔离。这样，才能做到各业务间的互不干扰，具有不同安全特性、服务质量要求、业务体系结构的业务才能相对自由的发展，在时间上、空间上、形式上尽量满足各个业务自身的要求最大限度的体现ip技术的优越性。mpls vpn通过在一个物理设备上建立多个相互独立的逻辑的路由转发系统，以及在ip网上提供面向连接的传输特性，可以在单一的物理网络上构成多个独立的逻辑网络。在中国移动，两种主要的业务形式将极大的直接得益于vpn的基础架构。其一，各应用系统的支撑。各个应用系统，如短信、邮件、小额付费、无线网络游戏等，都基于ip网之上，但由于安全和业务隔离的考虑，每个系统在每个节点上都必须实施严格的安全措施，这样极大的增加了系统的成本，同时增加了许多与业务无关的管理工作量，同时，安全体系的引入还降低了ip网络对业务的透明性，为业务的提供附加了技术障碍和不确定性。mpls vpn可以在网络层自然地将各个应用系统隔离，提供等价的甚至更高级别的安全性能，而又能免除部署安全系统的成本。其二，mpls vpn 提供了比传统的数据专线和数据网络更优的企业联网业务能力。对于企业来说网络服务质量更佳（逻辑上的全网状连接），性价比更好（按节点收费，而非按电路收费）；对运营商来讲业务提供能力更强（可以允许各种接入方式，及其混合），手段更丰富可以为用户提供intranet,extranet，central-service，多种星型拓扑支持的业务能力。对于中国移动来说，更重要的是，作为基础设施的一部分，mpls vpn还可以与中国移动的移动数据业务结合，提供“移动的vpn”服务。虚拟专线服务 在ip网络上提供传统的点到点形式的数据业务，可以快速的、以极高的性价比向现有市场和用户提供已被广泛接受的数据网络业务如：帧中继、atm等。利用最先进的ip和mpls技术，这一目标已得到实现。在思科建议的方案中可以通过mpls或ip作为承载层，跨越整个网络传递链路层数据包（如：帧中继的帧、atm的信元等），而且还可以保障数据安全和端到端服务质量（保障带宽的mpls te）。一方面，这些技术对于中国移动来说可以仅仅利用cmnet二期的网络资源迅速的就开发出为市场广泛接受的数据网络服务。典型的成功案例如：sprint的“sprint link frame-relay”以ip/l2tpv3承载帧中继数据包；verizon的tls（透明局域网服务）使用mpls 承载以太网包。另一方面，利用这些功能，还能为中国移动的核心业务提供新的、更好的支持。如提供话音交换网的中继（voice-trunk）功能。相对传统的中继方式极大的提高了资源调配的灵活性，同时成本低、服务质量也能得到同样级别的保证。外包服务在业务种类不断丰富的同时，全业务的运营商必须不断深化服务的内容，提供完整的服务解决方案。其中一项重要的内容就是将现有的网络资源出租，对企业市场来讲就是提供外包的服务。外包服务可以包括网络服务的外包，安全设施的建设、管理，应用系统的集成和管理。外包服务为运营上建立了和企业客户更紧密的联系外，还提供了丰厚的利润。 at&t的知名服务品牌“at&t mis(at&t managed internet service)”就为客户提供了包括因特网接入、ip语音、数据传送等多种业务及相关的设备和系统管理。应用平台中国移动已经获得了利用产业链的能量开发市场的成功经验，如：sms的成功。而利用mpls vpn以及更深入的服务提供能力，可以将这个能量进一步充分的发挥。如，利用vpn将icp纳入到cmnet中来，利用安全服务的能力使icp的服务得到安全保障等；将icp的统计、记账系统与中国移动的体系更紧密的结合起来等。这些可以使中国移动的成功（如：sms）成为一个可持续复制的模版。最终成为核心竞争力的一环。电信级ip网的设计“简单”原则“简单”的设计不仅是节省设备成本的要求，“简单”的设计直接降低了网络的复杂性，提高了网络的可管理、可运营性能。在思科建议的方案中，采用了大容量分布式架构的高性能路由器，cisco12016/12816。其端口速率范围宽10m到40g，端口密度高30个10g pos端口、150个千兆以太网端口、 240个155m pos端口、12,600个e1/ds0。这样作为骨干层的设备可以在这个层次的路由器本身就实现高速的骨干链路和大量的汇聚链路的集中，而不须如传统节点设计那样的节点内多层次结构，同样在相当长时间内保证可以满足业务增长、网络扩容的需要，而无需增加新的节点设备。“间单”的设计还体现在，cisco 12016/416/816的体系结构对这一设计的保障上。cisco 12016/416/816路由器的绝大多数线路卡和路由引擎都可以互换，而且，现场通过更换可插拔交换矩阵板可以实现系统的硬件升级。在中国电信的163网中就已经成功完成了全网的cisco 12016到12416的升级，部分发达地区正在考虑进一步升级到cisco 12816。在整个升级过程中，无需调整已有的电缆/光缆连接，没有新增节点设备的复杂工作，同时保护了投资，业务恢复时间非常短（10分钟）。可以说，cisco 12016/416/816系列是体现电信级ip网建设要求的历经实践检验的核心路由器设备。电信级ip网的基础架构如前所述，电信网具有可靠性、扩展性、可运营、可管理性。除了在设备的保证，ip网还提供了丰富的技术手段来保证等于甚至高于现有其他电信网的相关指标。mpls 流量工程。典型的ip路由网络对流量的处理机制是，每一个路由器根据预设的链路权重和网络拓扑自动为每个目的网络计算出路由方向。在大多数情况下这个机制运转良好，但是在电信级的ip网中网管员会要求对流量有更多的控制能力，根据业务特性、网络流量状况人为的调整业务流向和业务流的平衡。mpls te就是为了平衡网络设备的流量，根据数据流量进行路径选择的过程，主要用于提高网络运作效率与可靠性，并优化网络资源利用和流量性能。除了作流量的优化外，mpls te的一些高级功能还为电信级ip网提供了传统ip网络不能提供的业务功能，如利用mpls te的带宽保证，mpls te的自动带宽分配等,可以为用户提供如虚拟话音中继等的服务。mpls te和mpls vpn一样是新一代电信级ip网的基本技术手段，是基础网络设施的重要一环。mpls frr快速重路由 （fast re-route）frr是基于mpls te的高级网络故障恢复功能。frr通常在骨干网实施，可以保证任意链路和节点的故障/中断在50ms内的恢复。同时，由于基于frr的故障恢复并不改变网络的逻辑拓扑，ip路由网络无需进行路由信息更新和相应的路由重计算。这样使ip网络得以实现电信网络的可靠性的苛刻要求。同时，由于可以进行多条冗余通道的负载均衡，基本可以无需为冗余通道预留网络资源，这样极大的节省了网络成本和设计、实施的复杂性，提高了网络的可管理性。高可用性高可用性表现在设备本身的冗余和故障恢复能力，以及网络的故障恢复能力。思科建议的核心路由器cisco 12016/12816提供了完备的冗余设计和最高等级的故障恢复能力。比如，cisco 12016/12816可以在主/备路由引擎间时可保证进程的同步，主引擎发生故障时立刻自动切换到备用引擎上，由于实时进程的同步，这一切换过程可以保证“零”丢包。可以说，在网络的其他节点和正在进行的上层应用完全感觉不到这一故障的产生和恢复过程。网络安全由于ip网面临的网络环境的复杂性，也由于电信级ip网的严格要求，思科的核心路由器提供了管理平面、控制平面和用户数据平面完整的安全保障手段。除了这些技术手段外，思科有面向安全诊断和建议的专家服务，运用思科与国内、国际运营商的合作建网的丰富经验帮助中国移动从安全角度，全面衡量网络的安全等级和提出安全方案的实施建议。电信级ip业务 mpls vpnmpls vpn作为新一代的电信数据网络技术已为国内、外电信运营商广泛采用。国内起步较早的中国网通、中国电信已通过网络升级具备了在全网提供该项业务的能力。如前所述，mpls vpn的意义不仅在于是一个新的业务形式，更重要的在于mpls vpn是新一代电信级ip网业务能力的重要一环，许多业务的实施都将得益于此，而且可以以此为基础开发出新的业务群。如，利用mpls vpn的架构，可以使电信运营商以此为桥梁，向企业提供如ip语音服务，外包的安全服务，业务数据托管、应用系统外包等。服务质量的保证。基于差分模型的ip, mpls技术为电信运营商提供了扩展性、管理性、性价比极佳的服务质量保障机制。在这种模式下运营商在网络边缘（接入或汇聚层）对用户流量进行精细的判别和分类，并根据这些分类对流量进行服务质量相关的处理。这样，即使在网络上有千万计的应用，运营商的网管只要进行总体性的服务质量策略实施和有针对、有重点的网络检测就能保证每一个应用的服务质量可以满足预定的服务等级合约(sla)。 同时，mpls在ip网内引入了面向连接的特性，同样也提供一些面向连接的服务质量保障特性，如：保障带宽的mpls te等。这为电信级ip网提供了更细致的服务质量控制手段作为有益的补充。业务管理系统由于电信级ip网灵活性和业务的多样性，网络业务的管理相比其他传统网络具有更大的挑战性。思科针对电信级ip网会使用的典型的业务功能提供了网络级的管理工具。如，思科的isc(ip solution center)提供了大规模百万节点的各种vpn的管理，安全管理，qos管理等。提供qos管理模块，mpls vpn管理模块，安全策略管理模块等对专项的业务提供专门定制的管理功能。同时，isc提供强大的向上接口，可以将工单系统、记账系统等服务管理层(business management layer) 工具结合起来提供一体化的面向最终业务的统一管理系统。国内的网管系统提供商已经成功开发了与isc紧密结合的服务管理系统。同样，针对功能丰富的mpls te，思科也具有相应的管理工具mpls te builder。可以实现基本的te，ds-te，保障带宽的te，te自动带宽分配和te快速重路由的配置。te builder可以帮助大量te功能的快速实施，减少人为错误操作带来的损失；更重要的是可以使网管人员将精力集中到网络情况的调查和研究实施的策略上，而不是复杂的配置命令行。这才使mpls te的多项功能成为可运营、可管理的运营手段和业务手段。思科的ip电信级网管工具还有，面向故障和告警管理的cic （cisco info center），面向性能管理的slm (service level management）等。可以根据需要具体选择。未来的保障ip技术的发展已日趋成熟和稳定，而基于ip的业务和用户数却在递增式的发展。为了适应业务的快速增长和变化，保证网络发展的可持续性，必须在网络建设时充分考虑未来的需求。10g链路支持带宽的增长一直是ip网络发展的突出问题。参考国内运营商，中国电信的ip骨干网链路从155m扩展到2.5g用了3年，从2.5g扩展到10g用了两年。可以预见，cmnet本期的目标虽然是2.5g链路为主，但在不远的将来必将面临主干链路升级的要求。所以，在目前的方案中虽然没有配置10g线路接口板，但是可以在未来不增加新节点设备的情况下，配置10g线路卡。这正是中国电信ip骨干网中已经成功实施的方案。工程简单，对业务影响小，不改变网络结构，保护已有投资。ipv6和向ipv6的过渡ipv6也是电信级ip网建设必须认真考虑的问题。未来对ipv6的支持是电信级ip网的重要发展方向。ipv6提供足够的空间，使得运营商对ip地址的规划有相当自由的空间。可以，很大程度避免地址翻译及其带来的应用阻断问题，能够支持全网规模的最终用户点对点通信模型。随着3g网络的最终实施，ipv6的需求也将更加突出。早在二一年五月，思科正式宣布将采取三步走的计划最终提供ipv6的全面支持：第一步，针对试验和试用性质的网络。提供基本的ipv6的功能集，如ip v6地址，icmpv6，ripng等。目前该阶段已经完成。第二步，针对生产网络，提供生产网络需要的各方面功能，ip v6 mpls，is-is v6等。目前该步骤已经完成。今天，cisco正在进行ipv6第三阶段的工作。其中已经完成如ospfv3, ipv6 qos等。而dhcpv6 prefix delegation, ipv6 multicast, nat-pt等增强的功能将在随后的ios版本中提供。有关cisco关于ipv6的详细介绍，产品支持等信息请参见思科网站： /go/ipv6 。ipv6的另一个重要问题在于怎样让今天建设的面向ipv4的网络在未来支持ipv6的应用。思科路由器支持多种ipv4/ipv6的实现架构。包括l ipv6over ipv4隧道l ipv6独占链路l ipv6over mpls (6pe)l ipv6 双栈网络这几种架构可以形成多种组合。最典型的方式，在有丰富ipv6应用的网域由ipv6独占链路构成的ipv6域，它们跨过现有的路由器网络互联或通过单独链路直接连接。通过现有非ipv6网域互联的方式可以是ipv6 over ipv4隧道或ipv6over mpls (6pe)。ipv4和ipv6必将长期共存。最后通过由ipv6独占链路构成的ipv6域不断扩大，以及ipv4的网域比例逐渐缩小的基本形式自然过渡。不排除在某些特定的网络中，这个过渡过程有突变的情况出现。多厂家的网络环境。在国际上大型和超大型的运营商在ip运营网中采用多个厂家的路由器设备屡见不鲜，在技术和实践上都是可行的。采用多厂家的方案首先可以引入竞争机制，使买方获得更高的性价比和更好的服务；同时，在技术层面，可以避免由于某厂家的设备的缺陷导致全网的故障甚至瘫痪；而且，对于大型的运营商来说，业务的持续发展与供货商本身的技术、产品和商务的运转有直接的联系，所以多厂家的方案可以分担运营商对供货商过分依赖的风险，大大提高运营商网络和业务的可持续发展性。采用多厂家的方案，需要特别注意，所获得的网络效能将等于所有厂家的设备的都能支持的功能。因此，厂家的数量不能过多，而且，应该选择在技术水平和设备能力在同一水平的两个厂家，这样才能将多厂家的优势最大化。另一个问题是网管方面。 通常各厂商只会提供各自设备的网元管理，而要进行全网统一的管理，必须建立基于多厂家设备的网络层管理系统。而这一点，无论是采用单厂家还是多厂家策略，都是运营商达到高质量的网络管理目标的必经之路。思科路由器与现网使用的juniper路由器有较多的在统一运营网中使用的实例。部分实例，见下表：运营商名称 各设备厂家的设备名称设备型号 设备数量网络规模和容量 路由协议方式uunet (mci)juniper, ciscom40, 12008500+北美 2.5g posis-is,bgpqwestcisco, juniperm160, 12410200+北美, 10g posis-is,bgpl3cisco, juniperm160, 12416250+北美, 10g posis-is,bgpbell southjuniper, ciscot640, 12416100+北美is-is,bgpkorean telecomjuniper, ciscot640, 12416100+韩国, 10g posis-is,bgpntt-cjuniper, ciscot640, 12016150+日本, 北美is-is,bgp总结中国移动作为全球最大的移动通信运营商，也是全业务的一级电信业务运营商在电信服务的各方面取得了巨大的成就。而同时在日益激烈的市场竞争环境下，面临着怎样提高核心竞争力，开发新业务新市场，提高利润的突出问题。cmnet作为中国移动的公共ip业务承载网必须在现有的成功基础上，实现向提供电信业务的电信级ip网的过渡。思科系统不仅是全球最大的ip网络设备供应商，更是世界范围的电信运营商的技术和业务的合作伙伴。思科衷心希望可以借助其先进的技术、高质量的产品和与运营商长期合作的成功经验，与中国移动一起将cmnet建设成为新一代电信级ip网的典范。思科公司背景cisco systems, inc. 思科系统公司是全球领先的互联网设备供应商。它的网络设备和应用方案将世界各地的人、计算设备以及网络联结起来，使人们能够随时随地利用各种设备传送信息。思科公司向客户提供端到端的网络方案，使客户能够建立起其自己的统一信息基础设施或者与其他网络相连。 思科公司提供业界范围最广的网络硬件产品、互联网操作系统（ios）软件、网络设计和实施等专业技术支持，并与合作伙伴合作提供网络维护、优化等方面的技术支持和专业化培训服务。思科的总部位于美国加利福尼亚州的圣何塞，在马萨诸塞州的chelmsford和北卡罗来纳州研究三角园（research triangle park）的分部负责思科公司部分重要的业务运作。思科公司及其客户每天都在为推进互联网的发展而努力。思科相信，互联网的发展将极大地改变企业的运营方式，产生全球网络经济模式。这一模式使任何规模的企业都能使用信息交换技术来保持一种强大、交互性的业务关系。思科公司自身就是全球网络经济模式的受益者。利用跨越互联网以及内部网的网络应用，运营成本大幅降低，直接收入增加。这为思科每年增加8.25亿美元的收入，同时也增加了客户与合作伙伴的满意度。思科在客户支持、产品预定以及交货时间上的竞争力也随之大大提高了。思科公司目前拥有全球最大的互联网商务站点，公司全球业务90的交易是在网上完成的。思科公司是美国最成功的公司之一。从1986年生产第一台路由器以来，思科公司在其进入的每一个领域都占有第一或第二的市场份额，成为市场的领导者。1990年上市以来，思科公司的年收益已从6900万美元上升到2001财年的222.9亿美元。公司在全球现有36000多名员工。随着全球经济一体化进程的加快，网络在中国社会的各个领域正在得到广泛的应用，成为推动新经济发展的核心力量。作为全球网络界和应用方案的领导者，思科系统公司非常重视这一态势，及时进入中国市场，并先后在北京（1994年8月）、上海（1995年9月）、广州（1996年3月）和成都（1996年5月）设立了代表处。 1998年6月2日，思科系统公司总裁兼首席执行官约翰钱伯斯先生自担任这个职位以来首次访华，宣布建立思科系统（中国）网络技术有限公司，统领思科在华各项业务；在北京建立网络技术实验室，为国内网络技术机构提供网络解决方案的性能测试、atm宽带交换机的性能测试、千兆位路由光纤传输和虚拟局域网的性能评估测试。这是思科系统公司在全球的三个大型实验室之一，也是它在亚洲最大的网络实验室。 1999年1月14日，思科系统公司又投资数百万美元加强其在中国的客户支持体系，在北京建立技术支持中心。这个中心是思科系统公司全球四大技术支持中心之一，向思科系统公司在中国的合作伙伴和用户提供每周7天、每天24小时的软硬件维护及支持服务。从1998年6月至今，中国国家主席江泽民先后两次亲切接见了到访的思科系统公司总裁兼首席执行官约翰钱伯斯先生，鼓励思科系统公司为推进中国社会信息化建设贡献力量。思科系统公司十分重视帮助中国教育和培养网络人才，先后与国内160多所著名高校合作成立了思科网络技术学院。思科每年在国内举办数十场技术报告会和研讨会，向国内介绍当今世界最新网络技术和产品。从1998年始，思科大学每季度都组织针对经销商和用户的不同主题的技术培训。思科系统公司在中国的服务与支持日臻完善。目前，除已建成北京技术支持中心（tac）和北京、上海、广州、成都备件库外，还提供中文3w服务与支持，包括24小时全球电话热线服务和中文电子邮件服务以及各种技术培训。经验丰富的思科工程师不仅为用户解决各种问题带来了极大方便，更重要的是加强了思科系统（中国）网络技术有限公司代理商的技术能力，使其能更好地在第一线为用户提供直接的支持。在中国，思科系统公司积极谋求和其他厂商广泛的、全方位的、深层次的合作。面对不同的市场需求和用户群，思科系统中国公司有四种不同的合作伙伴体系-分销代理体系、认证合作伙伴体系、战略联盟合作伙伴体系、培训合作伙伴体系。这四种体系的完美组合与协调，使思科系统公司的用户可以享受全方位的技术支持、系统维护、人员培训等服务。 多年来，思科系统公司积极参与了中国几乎所有大型网络项目的建设，把最先进的网络技术和产品以最快的速度带给中国用户，使他们能够及时改善计算机网络及相关基础设施。这些项目既包括中国金融骨干网、中国教育科研网以及海关、邮政等系统网络的建设，也包括中国电信、中国联通和吉通公司等电信运营商的网络基础建设；既有全国范围的骨干网络建设，也有针对新兴电信增值业务的设备部署。 中国社会信息化、网络化建设不仅需要领先的网络技术和设备，更需要正确建立和充分应用互联网的成功经验和策略咨询。思科互联网商业方案部（ibsg）积极与用户分享思科应用互联网的成功经验。在财富全球500强企业中，已有280多家企业的总裁和首席信息官分享了思科经验。美国商业周刊对此评论说，由于思科处在互联网经济的核心，它比任何其他公司都更适合于领导和推动全球经济企业发展向互联网转型。思科系统公司为建设一个信息化的中国社会不断贡献着自己的力量。工程技术建议书和总体方案1 路由器系列的组成和设备选择的考虑cisco 路由器系列产品线齐全，覆盖从高端到低端，从sohu，企业，电信运行商，internet各种应用场合，在同一个系列的产品系列内，也有多种选择，以适应不同扩展性和性能的需要。cisco 全线路由器产品见下图：其中用于电信运行商的高端路由器见下图：其中cisco 12000系列定位在一级电信运行商ip/mpls核心骨干网路由器的应用场合。cisco 12000系列具体又可分为120xx，124xx，128xx三个档次。以16槽的机箱12x16为例，12016，12416和12816的性能和端口密度对比如下：（性能和端口密度都是基于pos oc192或oc48模块满配而得出，ip包长度为40字节）cisco 12416和12016都可以通过交换矩阵的升级而升级到每槽40gbps的12816。同时，原有的路由引擎和线路模块都可以继续使用。经过对中国移动cmnet网络现状和技术规范书的仔细研究，我们认为每个节点具备最大的扩展性，建议a类节点采用12816，b类节点采用12016，a类节点为核心骨干节点，需要高的端口密度，高性能和高扩展性，建议一步到位，采用12816。而b类节点为一般骨干节点，端口相对较少，可采用12016，将来可通过升级交换矩阵平滑过渡到12416和12816。由于北京、上海和广州三个节点的骨干层路由器如果采用10槽机箱，其只剩下一到两个插槽可以留作扩展，将来的可扩展性太小，因此选择16槽机箱。为了保持全网的设备一致性，而且为了更方便准备备件库，因此在其他节点的设备选择时推荐16槽机箱，12816和12016的电源、风扇、告警模块以及路由引擎等主要部件全都相同，而且12816支持全部12016的接口模块。而且12槽机箱不支持升级到10g或40g交换矩阵的可能，因此不考虑12槽机箱。为什么推荐采用cisco12816而不采用cisco 12416?应答：考虑到当移动互联网将承载3g业务，当3g业务实现后，数据流量将大幅度增长，因此五年内骨干互联带宽将可能达到10g，而12400系列路由器的10g端口密度有限不利于网络扩展，所以基于中国移动互联网五年内的业务发展，选用12816路由器。而且，虽然12416可以通过更换交换矩阵升级到12816，但任需要中断网络业务，为了避免在升级工程对业务的影响，同时综合其他因素，此次选择cisco最高容量的路由器12816。2 本工程建议采用的设备详细结构cisco 12816/12016产品介绍i. 硬件结构及设备特性路由器内部体系结构在数据转发形式上有两种方式：集中式转发和分布式转发，集中式转发由路由器的中央转发引擎进行路由查询和转发等工作，分布式转发由路由器的线卡模块上的引擎进行路由查询和转发等工作，中央引擎只负责路由的计算和路由转发表的下发。目前市场上用于骨干网的核心路由器都采用分布式处理的结构。路由器内部线卡和线卡，线卡和引擎之间的连接方式采用点到点的连接或cross bar或fully mesh，通常点到点的连接与集中转发结合成为shared memory体系结构。cross bar又可分为带有调度器功能和不带调度器功能。cisco 12000系列路由器采用cross bar的分布式处理结构，cross bar带有智能的调度器，可进行更有效率的流量管理和组播数据的传输。cisco 12000全系列路由器采用先进的分布式结构，路由引擎prp与各个线卡通过交换矩阵相连，每个线卡都存有全局的路由表，具有路由转发的能力。prp负责路由表的生成、维护和各线卡的路由表的同步。路由器接收的路由更新送往prp进行处理，形成新的路由表并同步更新到各线卡；路由器接收的数据流量则由各线卡进行路由转发处理，并通过交换矩阵进行线卡间的数据交换。prp通过mbus管理交换矩阵、线卡、电源系统和通风系统，进行系统部件的监控和维护。cisco 12000系列可以冗余配置prp、alarm系统、电源系统和交换矩阵，实现电信级的可靠性要求。cisco12016升级为cisco12416时，需要更换交换矩阵板。 12816体系结构clock andschedulercardsswitch fabric cardsrpcpucpui/f冗余链路cpui/fcpui/fcpui/fcpui/frpcpucpui/fcpui/fcpui/fcpui/fcpui/f交换矩阵模块包括csc（clock and schedule card）和sfc（switch fabric card）, csc提供时钟和schedule，以及交换矩阵，sfc只提供交换矩阵，一块csc实现与另一块csc 1：1的冗余备份以及交换矩阵地n：1的冗余备份，每个模块（包括接口模块和路由引擎）同时连接到所有的交换矩阵模块上，通过交换矩阵进行数据传输。cisco 12x16的交换矩阵采用4:1的冗余配置。其中csc负责时钟调度和数据交换，实现1:1的热备份；sfc负责数据交换，实现4:1的热备份。每个线卡、prp与交换矩阵都有5gbps（12016）或80gbps（12816）的双向带宽连接。数据报在进入交换矩阵前，被切成64字节的cell，每一个cell被拆成4个16字节，同时通过4个交换矩阵模块，这4部分的xor结果通过第五个交换矩阵模块传送，用于纠错和冗余。收端模块对四个16字节重组，恢复为一个cell，对多个cell重组，恢复成数据报。这种工作方式保证了五个交换矩阵模块同时工作，其中四个负载分担，第五个冗余，也保证了不会乱序。路由处理数据平面route processor (rp)line cardline cardschedulerfabric通用路由处理引擎分布处理引擎控制平面routing tableforwarding tableforwarding table如图中所示，路由引擎负责路由表的生成，将生成的路由表转换为fib（forwarding info base）表，并将其发送到板卡上，当有数据流量从板卡进出时，只需检索板卡上的fib后，即可将数据转发；同机箱内的板卡之间的数据转发时，首先检索板卡本地的fib表，后将数据发送到交换矩阵，交换矩阵将建立到相应板卡的连接，并将数据传递到相应模块上，所有数据的转发都不需要经过路由引擎。ii. cisco 12816互联网路由器cisco 12816互联网路由器是业界第一个成熟的太比特（terabit）系统，用来构建高端的ip/mpls核心网络，在16槽的机箱支持每槽40gbps（单向）的吞吐量，实现高速的核心和边缘ip业务。cisco 12816具有1.28t的总交换容量，线速的多功能处理，良好的扩展性和投资保护。原有的cisco 12416和12016都可以通过交换矩阵的升级而升级到每槽40gbps的12816。同时，原有的路由引擎和线路模块都可以继续使用。12816是cisco 12000系列高端核心路由器系列的一员，支持每槽2.5gbps到40gbps的扩展。在电信运营商不断扩充和扩展网络和服务，以建立新型互联网的过程中，必须有效控制成本才能提高盈利和竞争能力。cisco 12816互联网路由器不但能够在16插槽的40gb机箱中提供电信运营商建立新一代网络和服务所需的所有特性，还能提供高性能、可扩展性、有保证的优先分组供应和投资保护。随着互联网的不断发展，电信运营商必须不断增加带宽并提高带宽质量才能增加收入，并有效控制成本，以提高赢利能力和竞争能力。为满足客户需求，cisco 12000系列互联网路由器采用了分布式体系结构，不但能提供高性能、高可扩展性、有保证的分组供应，降低成本，还能提供各种工具，帮助电信运营商消除盈利障碍。cisco 12816互联网路由器属于cisco 12000系列16插槽机箱，总交换能力为1280gbps，每个插槽的交换能力为40gbps（80gbps双向）。cisco 12816互联网路由器采用了广为部署的cisco 12000系列互联网路由器的体系结构，其分布式分组转发和中间交换矩阵不但提供10gbps的oc-192c/stm-64c和oc-48c/stm-16c接口，还继续支持原来的全部cisco 12000系列线卡。借助新型虚拟输出排序（voq）技术，矩阵能够消除线头阻塞（hol），并增强时钟规划器，保证所有线卡都能平等地接入矩阵。大量使用的高性能应用专用集成电路（asic）支持线速转发，不但能提供最低的实时流量延迟，还能在硬件中处理重复组播流量，进一步提高性能。图1 cisco 12816互联网路由器应用由于cisco 12816互联网路由器具有高性能、交换能力和端口密度，因而是部署在多种电信运营商和互联网服务供应商（isp）应用中的理想路由平台。作为能够将光网带宽与互联网协议（ip）结合在一起的思科ip+光战略的一部分，cisco 12816互联网路由器不但能为新一代光核心网络提供真正的1280gbps性能，还能提供核心必须支持的实时盈利服务。随着核心带宽要求的飞速提高，凭借极高的交换能力和40gb的插槽，cisco 12816互联网路由器成为最适合部署在运营商核心网络中的路由器。 cisco 12816互联网路由器可以通过“背靠背”连接，也可以通过分插多路复用（adm）连接建立核心网络。借助16插槽容量和业界领先的线卡，cisco 12816互联网路由器能够提供高密度isp汇聚和运作点集中。典型应用包括汇聚骨干网链路，生成对等和传输互连，以及支持接入汇聚。如果电信运营商想通过支持新一代服务增加收入，其核心基础设施必须能提供这些服务所需的高带宽、高性能和服务等级保证。由于cisco 12816互联网路由器不但能提供高性能和有保证的优先分组供应，还支持基于标准的新型思科软件和网络技术，因而能帮助电信运营商提供实时服务，例如ip语音（voip）和视频点播（vod）。实时视频分布由基于标准的思科ip组播软件支持，这个软件在网络中的部署历史已经超过五年，客户可以放心地使用。另外，cisco 12816互联网路由器线卡还支持思科多协议标记交换（mpls）特性套件，包括支持流量设计、虚拟专用网（vpn）和连接服务。主要特性和优点 通过卓越的模块化分布式体系结构提供有保证的高性能优先分组供应主要组件分布在多块线卡上，不但能提高性能，还能提高系统稳定性。基于低内存中间交换矩阵的分布式分组转发以及带分组缓冲器的独立线卡转发引擎也能为每个插槽提供线速性能。在矩阵中支持的组播复制不但支持广播和组播视频流服务，还能够在线卡上执行不影响性能的服务等级（cos）特性，从而提供对延迟和抖动要求比较高的服务。由于能提供线速性能、可靠分组供应和cos特性，cisco 12816互联网路由器能够提供为新一代ip服务提供核心网络支持所需的带宽数量和质量。 可以扩展的平台容量cisco 12816互联网路由器有16个40gbps插槽，总交换能力高达1280gbps，可以帮助电信运营商将网络扩展到真正的40gbps基础设施。 线卡灵活性和投资保护cisco 12816互联网路由器支持业界领先的cisco 12000系列线卡，包括oc-192c/stm-64c和oc-48c/stm-16c pos接口。这些接口及各平台之间可互换性能够保证，cisco 12816互联网路由器不但能提供所需的接口技术，还保护客户在以前线卡上的投资。 新型网络性能由于实施了基于asic的分组转发，以及cos等增值特性，因此，即使在满载系统中，也能在所有接口速度下支持线速性能。 电信级冗余性和兼容性cisco12816互联网路由器完全遵守为电信级网络设备制定的网络设备建立系统（nebs）标准。机箱内配有冗余路由处理器、交换矩阵卡、时钟规划器卡、吹风机和电源。网络及冗余性由同步光网自动保护交换（sonet aps）和同步数字等级多工部分保护（sdh msp）提供。由于采用了路由器的分布式体系结构，保证一块线卡的错误不会影响其它线卡上的服务，因此，客户可以获得高网络可用性，并享受到服务等级协议（sla）上规定的服务。 降低网络运作成本cisco 12816互联网路由器采用了许多能够降低成本的组件，例如集成式电缆管理系统、灵活电源配置选项、前端维护和cisco 12000 manager一种设备管理系统，能够有效部署、配置和管理系统资源。运营成本的降低有助于盈利能力的提高。 业界知名的软件cisco ios软件是一种广为部署、功能强大的产品，能够提供一整套诊断和ip路由协议特性，帮助网络工程师和设计师构筑最复杂的路由协议环境。如果电信运营商和isp需要通过能够提供高性能、高扩展能力、有保证的优先分组供应和高端口密度的基础设施部署新一代ip服务，cisco 12816互联网路由器是理想的40gb平台。cisco 12816互联网路由器既是业界切实可行的cisco 12000系列的成员之一，也是思科为建立新型网络而制定的ip光战略的有效组成部分。产品规格兼容性与当前的所有cisco 12000系列线卡兼容协议ipv4、mpls、边缘网关协议第4版本（bgpv4）、中间系统到中间系统（is-is）、首先打开最短路径（ospf）2.0版本、增强型边缘网关路由协议（eiprp）、路由信息协议（rip）2版本、互联网组管理协议（igmp）、不依赖于协议的组播密集模式/松散模式（pim dm/sm）组件每个基础系统包括： 四个dc电源或三个ac电源 一个千兆位路由处理器（prp） 为线卡和prp设计的16插槽卡盒，系统可以包含15块线卡和1个prp，或者14块线卡和2个prp（1：1冗余） 三块交换矩阵卡 两块时钟规划器卡 两套吹风机装置 电缆管理架 两块警报卡 各国专用电源线 软件和服务实施器- cisco ios操作系统- 用于提供分布式分组转发功能的cisco快速转发环境条件温度 工作：32104f（040） 非工作：-4149f（-2065）湿度 工作：1090%，非冷凝 非工作：95%，非冷凝高度 工作：010,000 ft.（03000m） 非工作：015,000 ft. （04570m）散热 最高：dc：2430w8296btu/hr ac：2791w9528btu/hr 最高11,602btu/hr噪声 最高70 dba冲击 工作（半正弦）：21in/s（0.53m/s） 非工作（梯形脉冲）：20g1，52in/s（1.32m/s）震动 工作：0.35grms2，3500hz 非工作：1.0grms，3500hz可靠性和可用性系统冗余性： 矩阵卡冗余性4：1 时钟规划器卡冗余性1：1 电源冗余性（对dc为1：1，ac执行负载均衡） 吹风机冗余性1：1 路由处理器冗余性1：1 警报卡冗余性1：1 通过线卡实现双寻的 支持aps asic平均无故障时间（mtbf）： 时钟规划器卡=240,078小时 交换矩阵卡=276,062小时网络管理 命令行界面（cli） cisco 12000 manager 简单网络管理协议（snmp）管理接口prp支持两个串行端口（控制台和aux连接）和一个10/100端口物理规格机箱高度： 71.5in.（181.6cm） 72.5 in.（184.2cm）带ac输入电源架，或dc输入电源架，装有前盖板机箱宽度： 17.25in.（43.8cm） 18.75 in.（47.6cm），包括机箱安装架机箱深度： 22.0 in.（55.9cm） 24.0 in.（61.0cm）,包括电缆管理系统和前盖板重量： 140lbs（64kg），只包括机箱，含电源架 390lbs（177kg），机箱满载，使用所有卡槽、ac输入电源架和三个ac输入电源电源ac输入电源子系统的电气规格： 总ac输入功率：最高4706w 输入电压范围3：名义值200-240vac（范围：180-264vac） 输入线频范围3：名义值50-60hz（范围：47-63hz） 输入电流范围3：最高10.3a240vac 源ac服务要求3：北美洲为20a，国际通行标准为16a 额定输出电压和电流：最高-54.5vdc60adc输入电源子系统的电子规范： 总dc输入功率：最高4210w（每个背板负载区2400w，每个负载区的冗余性为1：14） 输入电压范围4：北美洲的名义值为-4vdc欧洲共同体的名义值为：-60vdc（范围：